电能的远距离传输
【教学目标】
一、知识与技能
1、知道电能输送过程中有功率损失和电压损失，
2、通过探究理解降低这两种损失的方法。
3、通过探究理解远距离高压输电电路的构造，
4、理解并会计算输电系统的输电电压、输电电流、功率损耗、电压损耗。
5、了解电网供电的优点和输电的新技术。
二、过程与方法
1、通过阅读、思考与讨论，提高学生分析解决实际问题的能力。
2、通过理论探究、学生实验验证、演示实验验证相结合，引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，培养学生的科学研究方法。
三、情感态度与价值观
1、通过实验探究引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，在学习知识的同时获得一定的成就感。
2、体会物理知识在生产、生活中的巨大作用，激发学生学好知识投身祖国建设的热情。
【教学重点难点】
学习重点：
通过探究理解远距离高压输电电路的构造，输电线上电能损失的计算。
学习难点：
理解并会计算高压输电的输电电压、输电电流、功率损耗、电压损耗。
【教学流程】
【教学过程】
一、探究一：输电线的电阻对远距离输电的影响
现实生活中，发电站往往距离电力用户很远，这样就导致了远距离输电的问题。输电时，由于输电距离很远使得导线上存在不可忽略的电阻，电阻的电流热效应导致电能损耗，造成了能源的浪费。请据下图填空：
①输电电流: I= P/U ；
②电压损耗: △U = IR ；
③功率损耗: △P = I2R ；
分组实验一：体验输电线的电阻对远距离输电的影响
器材：学生低压交流电源（4V），滑动电阻器（最大50Ω），小灯泡（额定电压4V），导线若干
要求：请使用以上器材模拟上图中的远距离输电电路，以滑动电阻器（最大50Ω）作为输电线的电阻，以小灯泡作为用电设备。
电路图：
观察：1）改变滑动电阻器的阻值（相当于加大输电线长度，即增加输电线的电阻），观察小灯泡的亮度变化。
2）注意记住滑动变阻器的有效阻值大概为多少时小灯泡就不亮了，并和后面的实验二进行对比
现象：
结论：
演示实验一和学生分组实验一实物图
二、探究二：减少远距离输电损耗的方法
1、远距离输电电路的两种损耗：
⑴功率损耗：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。出现功率损失△P。
⑵、电压损耗：远距离输送电能，线路中电阻R上消耗部分电压△U。
2、减少远距离输电损耗的方法
(1)减小输电线上的电阻：可用横截面积更大的导线和ρ较小的材料.但横截面积不能无限增大.
①减小输电线长度l：有限
②减小电阻率(：用电阻率较小的铜或铝作导线材料．
③增大导线的横截面积S，多耗材料，增加成本，架设困难．
(2) 减小输电电流，即提高输电电压：依据在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损耗降为原来的1/n2倍．提高输电电压效果更明显。
总之，在远距离输电时必须采用高压输电电压，以减小输电电流，减小功率损耗和电压损耗。
三、探究三：远距离高压输电电路图
1、远距离高压输电电路实物图：
2、远距离高压输电的电路图：
请在图中标出以下物理量：n1、 n2 、n3、 n4 、U1 、U2 、U3、 U4 、I1 、I2 、I3、 I4 、△U、△P 、P1 、P2 、P3、 P4、P用
分组实验二：体验高压输电能够明显减少线路损耗
器材：学生低压交流电源（4V），变压器一（n1∶n2= 1∶2），变压器二（n3∶n4= 2∶1） ，滑动电阻器（最大50Ω），小灯泡（额定电压4V），导线若干
要求：请使用以上器材模拟上图中的远距离输电电路，以滑动电阻器（最大50Ω）作为输电线的电阻，以小灯泡作为用电设备。
电路图：
观察：1）改变滑动电阻器的阻值（相当于加大输电线长度，即增加输电线的电阻），观察小灯泡的亮度变化。
2）注意记住滑动变阻器的有效阻值大概为多少时小灯泡就不亮了，并和实验一进行对比。
结论：与演示实验一对比，
学生分组实验二实物图
演示实验二实物图
四、规律总结：
1）远距离输电电路的两种损耗：
功率损耗：△P = =
电压损耗：△U=
2）功率关系： P输送= = =
3）输电电流： I输送= =
五、典例精炼：
在以上演示实验二中，假设学生低压交流电源为发电机，发电电压为6V。设变压器为理想变压器，两个变压器匝数比分别为n1∶n2=3∶110 ，n3∶n4=110∶3，要输送的电功率为11W，已知输电损耗为1%。求：
1）输电电压是多大？输电线的输电电流是多大？
2）输电线损耗的功率是多大？输电线的电阻是多大？
3）输电过程中电压损耗是多大？
4）输电线末端电压是多大？
六、课堂小结：
高压输电电路图
七、作业布置：完成本节课本课后题
课件16张PPT。
探究一：输电线的电阻对远距离输电的影响分组实验一：体验输电线的电阻对远距离输电的影响
器材：学生低压交流电源（4V），滑动电阻器（最大50Ω），小灯泡（额定电压4V），导线若干连接电路： 1）改变滑动电阻器的有效阻值（相当于加大输电线长度，增加输电线的电阻），观察小灯泡的亮度变化。观察： 2）注意记住滑动变阻器的有效阻值大概为多少时小灯泡就不亮了，并和后面的实验二进行对比输电线的电阻使得远距离输电产生明显损耗结论： 探究二：减少远距离输电损耗的方法
1、远距离输电电路的两种损耗：⑵功率损耗：△P = ⑴电压损耗：△U=IR 功率损耗：△P = ⑵减小输电电流：2、减小输电线损耗的方法：⑴减小输电线上的电阻：效果更明显，需要高压输电探究三：远距离高压输电电路图：
远距离高压输电电路图： U2P2I2⑴功率损耗：△P =I22R =P2-P3 器材：学生低压交流电源（4V），变压器一（n1∶n2= 1∶2），变压器二（n3∶n4= 2∶1） ，滑动电阻器（最大50Ω），小灯泡（额定电压4V），导线若干分组实验二：体验高压输电能够明显减少线路损耗 变压器实物图： 1）改变滑动电阻器的有效阻值（相当于加大输电线长度，增加输电线的电阻），观察小灯泡的亮度变化。观察： 2）注意滑动变阻器的有效阻值大概为多少时小灯泡就不亮了，并和实验一进行对比。结论：与演示实验一对比 滑动电阻器的阻值对小灯泡的亮度的影响明显减少，即使用高压输电可以有效减少输电损耗演示实验二：体验高压输电能够明显减少线路损耗 规律总结：
2.功率关系： P输送=P2=U2I2 =P1
3.输电电流：I输送=I21.远距离输电电路的两种损耗：⑴功率损耗：△P =I22R =P2-P3 ⑵电压损耗：△U=I2R
在以上演示实验二中，假设学生低压交流电源为发电机，发电电压为6V。设变压器为理想变压器，两个变压器匝数比分别为n1∶n2=3∶110 ，n3∶n4=110∶3，要输送的电功率为11W，已知输电损耗为1%。求：
1）输电电压是多大？输电线的输电电流是多大？
2）输电线损耗的功率是多大？输电线的电阻是多大？
3）输电过程中电压损耗是多大？
4）输电线末端电压是多大？关于演示实验二的数据运算：220V0.05A217.8V2.2V44Ω0.22W课堂小结：
2.功率关系： P输送=P1=P2=U2I2
3.输电电流： I输送=I2
1.远距离输电电路的两种损耗：⑴功率损耗：△P =I22R =P2-P3 ⑵电压损耗：△U=I2R评测练习
1、在课堂的第二个演示实验中，假设低压交流电源为发电机，发电电压为6V。设变压器为理想变压器，升压变压器匝数比为n1∶n2=3∶110。要输送的电功率为22W，已知输电线末端电压为210V。求：
1）输电过程中电压损耗多大？
2）输电线的输电电流多大？
3）输电线的电阻多大？
4）输电效率多大？
2、某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压为250 V，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损耗的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V电压，求：应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器？
